DE3419646A1 - THERMAL FIXING DEVICE - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Verbesserung bei einer thermischen Fixiervorrichtung, die in einem Gerät wie z.B. einer Kopiermaschine, einem elektronischen Drucker u.a. eingesetzt wird, und die dazu benutzt wird, ein Tonerbild auf einem Träger wie z.B. einem Papierblatt zu fixieren, das zwischen einem Paar von wechselseitig unter Druck miteinander in Berührung stehenden Walzen durchgeführt wird, wobei wenigstens eine dieser Walzen eine Heizfunktion ausführt.The invention relates to an improvement in a thermal fixing device used in an apparatus such as a copying machine, an electronic printer and which is used to apply a toner image to a support such as a sheet of paper fix that is carried out between a pair of mutually pressurized rollers in contact with each other at least one of these rollers performs a heating function.
Es sind einige thermische Fixiervorrichtungen vom Walzentyp bekannt, die die Fixierfunktion in einer Kopiemaschine oder einem elektronischen Drucker ausführen (vgl. z.B. japanische Offenlegungsschrift 49-81041 und 53-145635 sowie die japanische Patentschrift 54-19347). Ein Beispiel solcher Vorrichtungen umfaßt ein Paar von Walzen, von denen eine eine wärmebeständige elastische Schicht aus einem Material wie z.B. Silicongummi u.a. und/oder einer, hochschmelzenden Materialschicht wie z.B. Polytetrafluorethylen aufweist, die auf der Außenseite eines metallischen Hohl-Zylinders aufgetragen sind, der mit einer Heizquelle wie z.B. einer darin befindlichen Infrarotlampe, Halogenlampe oder einem Nichrom-Draht versehen ist, und einer anderen Walze aus einem metallischen Hohlzylinder ohne eine Heizquelle. Einen Querschnitt durch eine konventionelle Vorrichtung dieser Art ist in Fig. 1 dargestellt. In der Figur bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine beheizte Walze, 2 eine Druckwalze, und 3 Seitenplatten zum Abstützen der Heizwalze und der Druckwalze an deren beiden Enden mittels (nicht dargestellten) Lagern. Das Bezugszeichen 4 bezeichnet eine Führung für die Papierzufuhr und das Bezugszeichen 5 ein Papier, das ein Tonerbild 6 trägt.There are known some roller type thermal fixing devices which perform the fixing function in a copying machine or an electronic printer (see e.g. Japanese laid-open publications 49-81041 and 53-145635 and Japanese Patent Publication 54-19347). An example such devices include a pair of rollers, one of which is a heat-resistant elastic sheet of one Material such as silicone rubber and / or a high-melting material layer such as polytetrafluoroethylene having on the outside of a metallic hollow cylinder with a heating source such as an infrared lamp, halogen lamp located therein or a nichrome wire, and another roller made of a metallic hollow cylinder without a heating source. A cross section through a conventional device of this type is shown in FIG. In the figure Reference numeral 1 denotes a heated roller, 2 a pressure roller, and 3 side plates for supporting the heating roller and the pressure roller at both ends thereof by means of bearings (not shown). Numeral 4 denotes a Guide for the paper feed and the reference numeral 5 a paper that carries a toner image 6.
Ein«.- Hf-: zwo] ze- 1 wird abbilde-+, indem die äußere Ober-A «.- Hf-: zwo] ze- 1 is mapped- + by placing the outer upper
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wird im Inneren des Metallzyiinders 8 angeordnet. Die Druckwalze 2 wird gebildet, indem man die Außenoberfläche eines hohlen Metallzylinders 10 mit einer elastischen und hochschmelzenden Materialschicht 11 bedeckt. Die Walzen 1 und 2 werden in gegenseitigem Druckkontakt montiert, so daß sie einen Klemmspalt bilden, durch den das das Tonerbild tragende Papier durchläuft. Der zwischen den beiden Walzen ausgeübte Druck wird so gesteuert, daß eine vorgegebene Klemmstellenbreite in der Richtung, in der das Papier zugeführt wird, gegeben wird (im folgenden auch als Kontaktweite bezeichnet). Beim Betrieb wird die Heizquelle 7 aktiviertem Wärme der Oberfläche der Heizwalze 1 über den Metallkern und die isolierende Schicht zuzuführen. Die Walzen 1 und 2 drehen sich in den in Figur 1 mit den Pfeilen angezeigten Richtungen, um das Papier entlang der Papierzufuhrführung 4 in der mit einem weiteren Pfeil angezeigten Richtung zu befördern.is placed inside the metal cylinder 8. the Pressure roller 2 is formed by making the outer surface of a hollow metal cylinder 10 with an elastic and refractory material layer 11 covered. Rollers 1 and 2 are mounted in mutual pressure contact, so that they form a nip through which the paper carrying the toner image passes. The one between the The pressure exerted on both rollers is controlled so that a predetermined nip width is in the direction in which the paper is fed, is given (hereinafter also referred to as the contact width). During operation, the Heating source 7 activated heat of the surface of the heating roller 1 via the metal core and the insulating layer to feed. The rollers 1 and 2 rotate in the directions indicated by the arrows in Figure 1 around the paper along the paper feed guide 4 in the with another Transport direction indicated by arrow.
Im Vergleich mit anderen thermischen Fixiervorrichtungen wie z.B. dem Ofentyp und dem Blitzlampentyp ist eine Fixiervorrichtung der in Figur 1 dargestellten Art vorteilhaft, da der Energieverbrauch geringer ist, der Mechanismus ist zuverlässiger und die Geschwindigkeit des Fixiervorganges ist höher. Jedoch ist eine solche Vorrichtung nachteilhaft insofern, als eine relativ lange Vorheizzeit von wenigstens einer Minute erforderlich ist, um die Temperatur der Oberfläche der Heizwalze in dem Betriebstemperaturbereich in der Größenordnung von 150 bis 200 0C nach dem Einschalten der Leistungsversorgung zu bringen.In comparison with other thermal fixing devices such as the oven type and the flash lamp type, a fixing device of the type shown in Fig. 1 is advantageous because the energy consumption is lower, the mechanism is more reliable and the speed of the fixing process is higher. However, such a device is disadvantageous in that a relatively long preheating time of at least one minute is required in order to bring the temperature of the surface of the heating roller in the operating temperature range of the order of 150 to 200 ° C. after the power supply is switched on.
Um diese Vorheizzeit zu reduzieren kann man den Durchmesser oder die Dicke des Hohlzylinders der Walze herabsetzen, um dadurch die Wärmekapazität der Walze zu verringern. Dies führt jedoch zu dem Erfordernis, daß ein größerer Druck für den Druckkontakt der Walzen ausgeübt wird obgleich gewöhnlich ein Druck von etwa 4,9.N/cm bis 9,8 N/cm (0,5 bis 1,0 kp/cm) ausgeübt wird, so daß eine ausreichendeIn order to reduce this preheating time, the diameter or the thickness of the hollow cylinder of the roller can be reduced, to thereby reduce the heat capacity of the roller. However, this leads to the requirement that a larger Pressure is applied to pressurize the rollers, although usually a pressure of about 4.9 N / cm to 9.8 N / cm (0.5 in to 1.0 kp / cm) is exercised, so that a sufficient
Kontaktweite gebildet wird,um für die Fixierung eine ausreichende Kontaktzeit sicherzustellen. Weiterhin verringert die Reduzierung des Durchmessers oder der Dicke der Walze deren Starrheit und Widerstandsfähigkeit gegen größere angewendete Drücke. Ist der Druck für den Druckkontakt der Walzen unzureichend, so tritt ein unzureichender Druck zum Fixieren und eine unzureichende Kontaktweite bezüglich des longitudinalen Zentrums der Walzen auf, was eine schlechte Fixierung verursacht.Contact width is formed in order to fix a ensure sufficient contact time. Furthermore, reducing the diameter or the Thickness of the roller, its rigidity and strength against greater applied pressures. If the pressure is insufficient for the pressure contact of the rollers, an insufficient one occurs Pressure to fixate and insufficient contact width with respect to the longitudinal center of the Rollers up causing poor fusing.
Weiterhin hat eine höhere Leistungszufuhr zu dem Heizer den Nachteil, daß beim Vorheizen die Heizquelle dazu führen kann, daß die Temperatur an der Oberfläche der Walze über die gewünschte Betriebstemperatur hinausschießt, was zu einer längeren Stabilisierungszeit und damit zu keiner Reduzierung der Vorheizzeit führt.Furthermore, a higher power supply to the heater has the disadvantage that the heating source is added during preheating can lead to the temperature at the surface of the roller overshooting the desired operating temperature, which leads to a longer stabilization time and thus no reduction in the preheating time.
In den japanischen Offenlegungsschriften Nr. 50-27550, . 50-93658, 50-161244, 51-9457 und 54-83440 ist eine weitere Möglichkeit dargestellt, nach der zum Abkürzen der Vorheizzeit eine Hilfsheizquelle verwendet wird.In Japanese Patent Laid-Open No. 50-27550, . 50-93658, 50-161244, 51-9457 and 54-83440 another possibility is shown after that of shortening the preheating time an auxiliary heating source is used.
Diese bekannte Lösungsmöglichkeit ist jedoch nicht praktisch angewendet worden, weil das Papier bei Kontakt mit der Hilfsheizquelle leicht verbrannt wird und der thermische Wirkungsgrad gering ist.However, this known solution has not been put to practical use because the paper on contact with the auxiliary heating source is easily burned and the thermal efficiency is low.
Dementsprechend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine thermische Fixiervorrichtung anzugeben, die nicht die Nachteile des oben beschriebenen Standes der Technik besitzt.Accordingly, it is the object of the present invention to specify a thermal fixing device that does not have the disadvantages of the prior art described above Technology owns.
Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine thermische Fixiervorrichtung anzugeben, bei der die Vorheizzeit reduziert ist. Weiter ist es Aufgabe der Erfindung, den Durchmesser und die Dicke des verwendeten Metallzylinders herabzusetzen.In particular, it is the object of the present invention to provide a thermal fixing device in which the Preheating time is reduced. Another object of the invention is to determine the diameter and thickness of the metal cylinder used to belittle.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung eine thermische Fixiervorrichtung vor, die ein Paar von WalzenTo achieve this object, the invention provides a thermal fixing device that has a pair of rollers
aufweist, von denen wenigstens eine mit einem darin befindlichen Heizer ausgestattet ist, und die andere Walze eine elastisch deformierbare äußere Oberfläche besitzt. Die beiden Walzen sind aneinandergesetzt, um zwischen ihnen eine Klemmstelle festzulegen, durch die ein Träger mit hindurchtritt, der ein Tonerbild trägt. Es wird eine plattenförmige Gestalt des Heizelementes mit einer Breite vorgesehen, die der axialen Länge der Walzen entspricht. ..Das Heizelement hat eine plattenförmige Form, ist parallel zu dem Durchgang des das Tonerbild tragenden Trägers angeordnet und erstreckt sich zu den beiden Walzen. Eine Kante des Heizelementes ist benachbart zur Oberfläche von einer der Walzen angeordnet. Vorzugsweise ist der plattenförmige Heizer mit einem Halbleiter wie z.B. einem PTC Thermistor oder NTC Thermistor gebildet, um ein schnelles Aufheizen zu erzielen.has, of which at least one with one located therein Heater is equipped, and the other roller has an elastically deformable outer surface. The two rollers are placed against one another in order to define a nip between them through which a carrier is connected which carries a toner image passes therethrough. A plate-like shape of the heating element is provided with a width which corresponds to the axial length of the rollers. ..That Heating element has a plate-like shape, is parallel disposed to the passage of the carrier carrying the toner image and extending to the two rollers. One edge of the heating element is positioned adjacent to the surface of one of the rollers. Preferably it is plate-shaped Heaters made with a semiconductor such as a PTC thermistor or NTC thermistor for rapid heating to achieve.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben
und näher erläutert.
Figur 1 zeigt schematisch einen Querschnitt durchIn the following, the invention is described and explained in more detail with reference to the exemplary embodiments shown in the figures.
Figure 1 shows schematically a cross section through
eine konventionelle thermische Fixiervorrichtung; . Figur 2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer thermischen Fixiervorrichtung nach der Erfindung;a conventional thermal fixing device; . Figure 2 shows a schematic cross section through a first embodiment of a thermal fixing device according to the invention;
Figur 3 zeigt in einem Diagramm die Temperaturverteilung in longitudinaler Richtung der Oberfläche der Heizwalze in der Vorrichtung nach Figur 2; Figur 4 zeigt in einem Diagramm die Temperaturverteilung auf der Oberfläche des Heizelementes inFIG. 3 shows a diagram of the temperature distribution in the longitudinal direction of the surface the heating roller in the device of Figure 2; FIG. 4 shows the temperature distribution in a diagram on the surface of the heating element in
longitudinaler Richtung;longitudinal direction;
Figur 5 zeigt schematisch einen Querschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel der thermischen Fixiervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfin-5 dung;Figure 5 shows schematically a cross section through a second embodiment of the thermal Fixing device according to the present invention;
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Figur 6 zeigt in einem Diagramm die Beziehung zwischen der Oberflächentemperatur und der Aufheizzeit eines in der Erfindung verwendeten Heizelementes ; undFIG. 6 is a diagram showing the relationship between the surface temperature and the heating time of a heating element used in the invention ; and
Figur 7 zeigt in einem Diagramm die Beziehung zwischenFIG. 7 is a diagram showing the relationship between
der Oberflächentemperatur und der Aufheizzeit der Heizwalze.the surface temperature and the heating time the heating roller.
Unter Bezugnahme auf die schematische Querschnittsdarstellung der Figur 2 wird die vorliegende Erfindung im einzelnen und im Hinblick auf bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben.Referring to the schematic cross-sectional representation of Figure 2, the present invention is explained in detail and described with regard to preferred exemplary embodiments.
In der Figur 2 sind die gleichen Elemente wie in der Vorrichtung nach Figur 1 mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und dementsprechend ist deren weitere Beschreibung fortgelassen.In FIG. 2, the same elements as in the device according to FIG. 1 are provided with the same reference numerals, and accordingly, further description thereof is omitted.
Insbesondere sind in der Figur 2 der Aufbau und die Anordnung der beheizten Walze .1 und der Druckwalze 2 - die gleichen wie bei der Vorrichtung nach Figur 1, mit der Ausnahme, daß die beheizte Walze 1 und die Druckwalze. 2 in Figur 2 ein hohles zylindrisches Teil aufweisen, dessen Durchmesser und Dicke geringer ist als bei der entsprechenden Walze in Figur 1, so daß sie eine geringere Wärmekapazität aufweisen.In particular, the structure and the arrangement of the heated roller .1 and the pressure roller 2 - the same as in the device according to FIG. 1, with the exception that the heated roller 1 and the pressure roller. 2 in Figure 2 have a hollow cylindrical part, the diameter and thickness of which is less than the corresponding Roller in Figure 1, so that they have a lower heat capacity.
Weiterhin ist bei der Figur 2 eine plattenähnliche Form des Heizelementes 12 vorgesehen. Das Heizelement 12, das im wesentlichen plattenähnliche Gestalt hat, hat eine Breite , die im wesentlichen gleich der Länge der Heizwalze ist. Das Heizelement 12 ist gegenüber der Führung 4 angeordnet.Furthermore, a plate-like shape of the heating element 12 is provided in FIG. The heating element 12, which is substantially plate-like in shape, has a width substantially equal to the length of the heating roller is. The heating element 12 is arranged opposite the guide 4.
Wenn ein Papiertrager 5, der ein Tonerbild 6 auf sich trägt, in der in der Figur 2 mit dem Pfeil angedeuteten Richtung entlang der Papierzufuhrführung 4 zu der Klemmstelle zwischen zwischen der Heizwalze 1 und der Druckwalze 2 transportiert wird, so wird das Heizelement 12 gespeist,When a paper carrier 5 that has a toner image 6 on it carries, in the direction indicated by the arrow in Figure 2 along the paper feed guide 4 to the clamping point is transported between the heating roller 1 and the pressure roller 2, the heating element 12 is fed,
so daß das auf dem Träger 5 befindliche Tonerbild auf eine Temperatur erhitzt wird, die vorzugsweise höher als der Erweichungspunkt des Toners ist (typischerweise 100 bis 130 0C). Demzufolge befindet sich der Toner vor der Fixierung in einem halbgeschmolzenen Zustand, so daß man eine ziemlich befriedigende Fixierung erhält ohne daß es notwendig ist, den Fixierdruck zu erhöhen und die Kontaktweite der Klemmstelle zwischen den beiden Walzen zu verändern. Da das Heizelement 12 entsprechend der Figur 2 in einer Stellung nahe bei der Heizwalze 1 angeordnet ist, muß die Temperatur des Heizelementes 12 ausreichend niedrig sein, so daß die wärmebeständige Trennmittelschicht 8, die die Außenoberfläche der Heizwalze 1 bildet, nicht beschädigt wird. Besteht beispielsweise diese Schicht aus Polytetrafluorethylen, so sollte die Oberflächentemperatur des Heizelementes 12 nicht 250 0C überschreiten. Weiterhin ist es aus dem Gesichtspunkt des Energieverbrauches wünschenswert, . daß eine niedrigere Temperatur aufrechterhalten wird.so that the toner image located on the carrier 5 is heated to a temperature which is preferably higher than the softening point of the toner (typically 100 to 130 ° C.). As a result, the toner is in a semi-molten state before the fixing, so that a fairly satisfactory fixing can be obtained without the need to increase the fixing pressure and change the contact width of the nip between the two rollers. Since the heating element 12 is arranged in a position close to the heating roller 1 as shown in FIG. Is, for example, this layer made of polytetrafluoroethylene, the surface temperature of the heating element 12 should not exceed 250 0 C. Furthermore, from the point of view of energy consumption, it is desirable. that a lower temperature is maintained.
Um den Heizwirkungsgrad zu verbessern sollte das Heizelement so nahe wie möglich an der Papierzufuhrführung 4 angeordnet sein, vorzugsweise in einem Abstand von nicht mehr als etwa 20 mm. Die Spaltlänge £ zwischen dem Heizelement 12 und der Papierzufuhrführung 4 sollte ausreichend groß sein, jedoch so, daß keine PapierStörungsprobleme ("Papiersalat") hervorgerufen werden.In order to improve the heating efficiency, the heating element should be as close to the paper feed guide 4 as possible be arranged, preferably at a distance of no more than about 20 mm. The gap length £ between the heating element 12 and the paper feed guide 4 should be sufficiently large, but such that no paper interference problems ("Paper salad").
Vorzugsweise sollte das Heizelement 12 so angeordnet werden, daß die in dem Diagramm der Figur 4 dargestellte Temperaturverteilung erzielt wird; d.h. ein Muster, bei dem die beiden Endteile des Heizelementes 12 eine Oberflächentemperatur haben, die höher als in ihrem zentralen Teil ist. Auf diese Weise wird dann, wenn der das Tonerbild 6 -tragende Träger 5 sich in der mit dem Pfeil in Figur 2 angedeuteten Richtung bewegt, das Tonerbild 6 durch Strahlung mit dem Heizelement 12 geheizt, so daß man das in Figur 4Preferably, the heating element 12 should be so arranged that the temperature distribution shown in the diagram of Figure 4 is achieved; i.e. a pattern at which the two end parts of the heating element 12 have a surface temperature that is higher than in its central part. In this way, if the the the toner image 6 -bearing carrier 5 moves in the direction indicated by the arrow in Figure 2, the toner image 6 by radiation heated with the heating element 12, so that one in Figure 4
angedeutete Temperaturverteilungsniüster erhält. Der Träger 5 tritt dann in die Klemmstelle zwischen der beheizten Walze 1 und der Druckwalze 2 ein. Aufgrund der Gegenwart von Aufbaukomponenten wie z.B. Lagern oder Zahnrädern an den Endteilen der Heizwalze 1 besitzt die Heizwalze 1 die in Figur 3 dargestellte Temperaturverteilung. Das bedeutet, daß die Temperatur an den Endteilen der Heizwalze 1 geringer ist als an deren Zentralteil. Dementsprechend wird das Tonerbild, das an den Endteilen mehr erhitzt worden ist, in dem Zentralteil in den Walzenspalt mehr erhitzt und wird gleichmäßig über seine Breite aufgeschmolzen und auf dem Träger fixiert.indicated temperature distribution slice receives. The carrier 5 then enters the clamping point between the heated roller 1 and the pressure roller 2. Due to the presence of structural components such as bearings or Toothed wheels on the end parts of the heating roller 1, the heating roller 1 has the temperature distribution shown in FIG. This means that the temperature at the end parts of the heating roller 1 is lower than that at the central part thereof. Accordingly, the toner image, which has been heated more at the end parts, becomes in the central part in the nip heated more and is melted evenly across its width and fixed on the carrier.
Falls notwendig kann entsprechend der Figur 5 ein Temperatursensor 13 vorgesehen werden, um die Oberflächentemperatur des Heizelementes 12 und ebenfalls der Heizwalze 1 zu steuern.If necessary, a temperature sensor 13 can be provided in accordance with FIG. 5 to measure the surface temperature the heating element 12 and also the heating roller 1 to control.
Eine thermische Fixiervorrichtung entsprechend der Darstellung der Figur 2 wurde aufgebaut. Bei dieser Vorrichtung weist die Heizwalze 1, die eine Fixierlänge von 280 mm besitzt, ein Rohr 8 aus rostfreiem Stahl auf, dessen Außendurchmesser 27 mm und dessen Wandstärke 1 mm betragen. An den beiden einander gegenüberliegenden Endteilen des Rohres wurden Wellen angebracht. Das Rohr wurde mit "Teflon" (PoIytetrafluorethylen; ein Warenzeichen der Dupont Company) mit einer Dicke von etwa 20 bis 35 ym beschichtet. Innerhalb des Rohres 8 wurde eine Halogenlampe angeordnet, die sich entlang der Länge von 280 mm erstreckt. Die Druckrolle 2 wurde aus einem Rohr einer Aluminiumlegierung gefertigt, auf deren Außenoberfläche sich eine Schicht aus Silicongummi befindet. Das Heizelement 12, das aus einer PTC-Thermistor-Platte besteht, auf die zwei Metallelektroden aufgeschichtet sind, besaß eine Breite von 50 mm für die Anpassung an die Papierblattgröße B4. Der Abstand zwischen dem Heizelement 12 undA thermal fixing device as shown in FIG. 2 was set up. With this device the heating roller 1, which has a fixing length of 280 mm, has a pipe 8 made of stainless steel, the outer diameter of which 27 mm and whose wall thickness is 1 mm. At the two opposite end parts of the tube shafts were attached. The tube was covered with "Teflon" (polytetrafluoroethylene; a trademark of the Dupont Company) coated to a thickness of about 20 to 35 μm. Within the Tube 8 a halogen lamp was placed, which extends along the length of 280 mm. The pressure roller 2 has turned off a tube made of aluminum alloy, on the outer surface of which is a layer of silicone rubber. The heating element 12, which consists of a PTC thermistor plate on which two metal electrodes are stacked, had a width of 50 mm for the adaptation to the paper sheet size B4. The distance between the heating element 12 and
dem Papier betrug etwa 7 nun. Der Linienkontaktdruck zwischen der Heizwalze 1 und der Druckwalze 2 betrug etwa 0,5 kg/cm. Die Heizwalze wurde mit einem Antrieb in Drehung versetzt, und dann wurde die Druckwalze durch die Heizwalze aufgrund der zwischen ihnen bestehenden Reibung in Drehung versetzt. Der verwendete Träger war ein Blatt Papier der Größe B4 mit einer Dicke von etwa 100 pm. Die Transportgeschwindigkeit des Papiers war 150 mm/sec bei den in der unten aufgeführten Tabell 1 angegebenen Bedingungen.the paper was about 7 now. The line contact pressure between the heating roller 1 and the pressure roller 2 was about 0.5 kg / cm. The heat roller was rotating with a drive and then the pressure roller was rotated by the heat roller due to the friction between them offset. The support used was a sheet of B4 paper approximately 100 µm thick. The transport speed of the paper was 150 mm / sec for those in the Table 1 below.
Bei dem mit dieser Vorrichtung ausgeführten Fixiervorgang trat keine Papierstörung auf. Weiterhin wurde kein signifikantes Abziehen des Toners beobachtet, und die Gesamtqualität der Bildfixierung war sehr gut. Die Vorrichtung konnte mit Erfolg etwa 25 Sekunden nach dem Betätigen der Halogenlampe 7 und des plattenförmigen Heizers in Gang gesetzt werden.No paper malfunction occurred in the fixing operation performed with this device. Furthermore there was no significant toner peel was observed, and overall quality the image fixation was very good. The device was able to function with success about 25 seconds after actuating the Halogen lamp 7 and the plate-shaped heater in gear be set.
Druckwalzen mit verschiedenen anderen Außendurchmessern wurden eingesetzt, insbesondere innerhalb eines Bereiches von 20 bis 300 mm, und der Druck zwischen der Druckwalze 2 und der Heizwalze 1 wurde so verändert, um eine veränderte Kontaktweite zu liefern, insbesondere in einem Bereich von eta 3,0 bis 3,5 mm. Die Fixierbreite der Walzen wurde in einem Bereich von etwa 260 bis etwa 280 mm verändert. Zufriedenstellende Fixiervorgänge wurden für diese Bereiche ausgeführt. Der verwendete Toner besitzt als Hauptbestandteile 3 6 Gew.-% an einem Bisphenol-artigen Polyesterharz (insbesondere ein zahlenmäßiges mittleres Molekulargewicht von 5.700, ein gewichtsmäßig gemitteltes Molekulargewicht von 63.000, eine Glasübergangstemperatur von 67 0C und einen Erweichungspunkt von 123 0C), 5 Gew.-% an Styrenbutadiencopolymer (Produkt: Goodyear S5B), 1,5 Gew.-ΐ an Polypropylen (Sanyo Chemical Viscol 55OP), 2,5 Gew.-% an einem Antistatikmittel (Orient Chemical Bontron E83) und 55 Gew.-% an Magnetpulver (Toda Industrial EPT 1000). Jeder 5 Bestandteil wurde zunächst in einem Druck-Kneter fürPressure rollers with various other outside diameters have been used, in particular within a range of 20 to 300 mm, and the pressure between the pressure roller 2 and the heating roller 1 has been changed so as to provide a changed contact width, in particular in a range from about 3.0 to 3.5 mm. The fusing width of the rollers was changed in a range from about 260 to about 280 mm. Satisfactory fixing operations were carried out for these areas. The main constituents of the toner used have 36% by weight of a bisphenol-like polyester resin (in particular a number average molecular weight of 5,700, a weight average molecular weight of 63,000, a glass transition temperature of 67 ° C. and a softening point of 123 ° C.), 5 % By weight of styrene-butadiene copolymer (product: Goodyear S5B), 1.5% by weight of polypropylene (Sanyo Chemical Viscol 55OP), 2.5% by weight of an antistatic agent (Orient Chemical Bontron E83) and 55% by weight % of magnetic powder (Toda Industrial EPT 1000). Each 5 ingredient was first put in a pressure kneader for
20 Minuten bei einer Temperatur von 140 0C geknetet, bis zur Verfestigung abgekühlt und dann in einer Strahlmühle pulverisiert. Der pulverisierten Mischung der vorangenannten Bestandteile wurde sodann 0,6 Gew.-% an Silica (Siliziumoxid) in Mikropulverform zugesetzt, und dann wurde ein trockener Mischvorgang bei Raumtemperatur durchgeführt. Die Mischung wurde dann im zerstäubtem Zustand durch einen heißen Luftstrom von 150 0C als Kugelformbehandlungsvorgang geleitet. Schließlich wurden O,5 Gew.-% an Silica in Mikropulverform zugesetzt, um damit einen Magnettoner zu erhalten, dessen Teilchengröße im Bereich von 5 bis 20 Mikrometer liegt. Die so erzeugten Tonerteilchen haben eine Reibladungsspannung von weniger als -5 yc/g und einenKneaded for 20 minutes at a temperature of 140 ° C., cooled to solidification and then pulverized in a jet mill. To the pulverized mixture of the foregoing ingredients, 0.6% by weight of silica (silicon oxide) in micropowder form was then added, and then dry mixing was carried out at room temperature. In the atomized state, the mixture was then passed through a stream of hot air at 150 ° C. as a spherical shape treatment process. Finally, 0.5% by weight of silica in micropowder form was added to thereby obtain a magnetic toner having a particle size in the range of 5 to 20 micrometers. The toner particles thus produced have a frictional charge stress of less than -5 yc / g and one
oder mehr.or more.
1 4 und einen elektrischen Widerstand von mehr als 10 0hm-cm1 4 and an electrical resistance of more than 10 ohm-cm
plattenförmiger Heizwalze Heizer plate-shaped heating roller heater
Oberflächentemperatur 160 0C 180 0CSurface temperature 160 0 C 180 0 C
Leistungsverbrauch 300 W 700 WPower consumption 300 W 700 W
(gesamte elektrische Energie: 1000 W)(total electrical energy: 1000 W)
In einem ähnlichen Experiment, bei dem der plattenförmige Heizer eine Oberflächentemperatur von 250 0C hatte, wurde herausgefunden, daß die Spaltlänge Z etwa 25 mm betragen sollte, um optimale Fixiereigenschaften zu erzielen. Wenn die Fixiergeschwindigkeit, nämlich die Geschwindigkeit, mit der das Papier transportiert wird, verän-. dert wird, so sollten die Breite und die Oberflächtentemperatur des Heizers und die Oberflächentemperatur der Druckwalze geändert werden.In a similar experiment, in which the plate-shaped heater had a surface temperature of 250 ° C., it was found that the gap length Z should be about 25 mm in order to achieve optimal fixing properties. When the fusing speed, namely the speed at which the paper is transported, changes. is changed, the width and surface temperature of the heater and the surface temperature of the platen should be changed.
Die Bedingungen waren die gleichen wie bei dem Beispiel 1 mit der Ausnahme, daß die Temperaturen an den gegenüberliegenden Enden und in dem Zentralteil des Heizelementes die in der nachstehenden Tabelle 2 aufgeführten Werte hatten:The conditions were the same as in Example 1 except that the temperatures were at the opposite ends and in the central part of the heating element those listed in Table 2 below Had values:
Bei diesem Beispiel war ein Temperatursensor (vgl. Figur 5) an der Oberfläche des Heizelementes 12 vorgesehen, mit dem die Oberflächentemperatur des Heizelementes 12 bei 160 0C gehalten wurde. Für diesen Fall sind die Beziehungen zwischen der Oberflächentemperatur und der Heizzeit des Heizelementes 12 in Figur 6 dargestellt, und die Beziehung zwischen der Oberflächentemperatur und der Heizzeit der Heizwalze 1 sind in Figur 7 dargestellt.In this example, a temperature sensor (see FIG. 5) was provided on the surface of the heating element 12, with which the surface temperature of the heater was maintained at 160 0 C 12. In this case, the relationships between the surface temperature and the heating time of the heating element 12 are shown in FIG. 6, and the relationship between the surface temperature and the heating time of the heating roller 1 are shown in FIG.
In den Fällen der Beispiele 2 und 3 erhielt man ebenfalls sehr zufriedenstellende Fixierergebriisse.In the cases of Examples 2 and 3, very satisfactory fixer results were also obtained.
Bei der voranbeschriebenen Erfindung ist die Zeitspanne zwischen dem Einschalten und dem Zeitpunkt, zu demIn the above-described invention, the period of time between switching on and the time at which
die Vorrichtung zum Ausführen eines thermischen Fixiervorganges einsatzbereit ist, erheblich gegenüber den im Stand der Technik bekannten Versuchen herabgesetzt. Weiterhin werden damit Fixierergebnisse guter Bildqualität erzielt.the device for performing a thermal fixing process is ready for use, considerably compared to the im Prior art attempts are reduced. Furthermore, fixation results are obtained with good image quality achieved.
Hiermit ist die Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele abgeschlossen. Obgleich bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, sind zahlreiche Modifikationen und Abänderungen dem Fachmann möglich ohne daß diese aus den Gedanken und dem Umfang der Erfindung herausführen. This concludes the description of preferred exemplary embodiments. While preferred embodiments have been described, modifications are numerous and modifications are possible for those skilled in the art without this leading out of the spirit and scope of the invention.
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k—s 1 . I thermal fixing device,
k - s
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